मॅग्नेटार निरीक्षणांमधून रिकाम्या अवकाशातील दीर्घकाळ शोधला जाणारा क्वांटम परिणाम सूचित होतो

एका मॅग्नेटारने रिकामा अवकाश प्रकाश कसा बदलतो हे उघड केले असावे

विश्वातील सर्वांत टोकाच्या वस्तूंपैकी एकाचा अभ्यास करणाऱ्या खगोलशास्त्रज्ञांचे म्हणणे आहे की, भौतिकशास्त्रज्ञ अनेक दशकांपासून शोधत असलेल्या एका विचित्र क्वांटम परिणामाचे अखेर पुरावे मिळू शकतात. मॅग्नेटार 1E 1547.0–5408 च्या निरीक्षणांचा वापर करून, एका आंतरराष्ट्रीय संशोधन पथकाला व्हॅक्यूम बायरीफ्रिंजन्सशी सुसंगत चिन्हे आढळली, म्हणजेच अत्यंत प्रबळ चुंबकीय क्षेत्राच्या संपर्कात आल्यावर रिकामा अवकाशदेखील प्रकाशाच्या वर्तनात बदल करू शकतो ही कल्पना.

हा निष्कर्ष महत्त्वाचा आहे, कारण व्हॅक्यूम बायरीफ्रिंजन्स ही क्वांटम यांत्रिकीची दीर्घकालीन भाकीत मानली जाते. हा परिणाम प्रथम 1930च्या दशकात मांडला गेला, जेव्हा भौतिकशास्त्रज्ञांनी असा युक्तिवाद केला की शून्य अवकाश खरोखर रिकामा नसतो. त्याऐवजी, त्यात अल्पायुषी आभासी कण असतात, जे अस्तित्वात येतात आणि नाहीसे होतात. सामान्य परिस्थितीत, ती क्वांटम क्रिया थेट दिसू शकत नाही. पण प्रकाशाचा प्रसार कसा होतो ते विकृत करण्याइतक्या तीव्र चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीत, स्वतः शून्य अवकाश प्रिझमसारखे वागू शकते आणि प्रकाशात मोजता येतील असे बदल घडवू शकते.

स्रोत सामग्रीनुसार, पथकाने NASA च्या Imaging X-ray Polarimetry Explorer, किंवा IXPE, चा वापर करून त्या मॅग्नेटारचे निरीक्षण केले. मॅग्नेटार हे न्यूट्रॉन तार्‍यांचे दुर्मिळ वर्ग आहे आणि विश्वातील सर्वांत प्रबळ चुंबकीय क्षेत्रांसाठी ओळखले जातात. ही क्षेत्रे इतकी प्रचंड असतात की संशोधक त्यांना पृथ्वीवर पुन्हा निर्माण करता न येणाऱ्या कल्पनांची चाचणी घेण्यासाठी नैसर्गिक प्रयोगशाळा मानतात.

या निष्कर्षात मॅग्नेटार का केंद्रस्थानी आहेत

व्हॅक्यूम बायरीफ्रिंजन्स शोधण्यातील मुख्य आव्हान नेहमीच आवश्यक असलेली क्षेत्र-तीव्रता राहिली आहे. स्रोत मजकुरानुसार, या परिणामासाठी पृथ्वीवर वैज्ञानिकांनी निर्माण केलेल्या कोणत्याही गोष्टीपेक्षा 100 दशलक्ष पट अधिक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र लागते. त्यामुळे, अणुभौतिकी आणि कण प्रवेगकांमध्ये दशकानुदशके काम करूनही, सामान्य प्रयोगशाळेत त्याची पुष्टी करणे अत्यंत कठीण ठरते.

मॅग्नेटार ही समस्या सोडवतात, कारण ते मानवी अभियांत्रिकीच्या मर्यादांपलीकडे अस्तित्वात असतात. एखादा तारा कोसळल्यानंतर उरलेले प्रचंड द्रव्यमान ते एका लहान अवशेषात दाबून टाकतात, आणि त्या प्रक्रियेत पदार्थ, किरणोत्सर्ग आणि, संशोधकांचा संशय आहे, क्वांटम व्हॅक्यूमवरही परिणाम करू शकणारी चुंबकीय क्षेत्रे निर्माण करतात. या प्रकरणात, पथकाने 1E 1547.0–5408 वर लक्ष केंद्रित केले, जो एक ज्ञात मॅग्नेटार आहे आणि अशा प्रकारच्या चाचणीसाठी योग्य उमेदवार आहे.

या निरीक्षण मोहिमेचे नेतृत्व जॉर्ज वॉशिंग्टन विद्यापीठातील रॅचेल ई. स्टुअर्ट यांच्यासह संशोधकांनी केले, आणि स्रोत मजकुरानुसार हा अभ्यास Nature मध्ये प्रकाशित झाला. पथकात NASA केंद्रे, South African Radio Astronomy Observatory, Los Alamos National Laboratory, Swinburne University of Technology आणि इतर संस्थांतील शास्त्रज्ञांचाही समावेश होता.

अशी व्यापक सहकार्याची रचना लक्षणीय आहे, कारण शोधले जाणारे संकेत अत्यंत टोकाच्या खगोलभौतिकीय वातावरणातही सूक्ष्म असतात. संशोधक रिकामा अवकाश थेट पाहत नाहीत. त्याऐवजी, प्रकाश एखादा प्रदेश पार केल्यानंतर त्याचे वर्तन कसे असते हे ते पाहत आहेत, जिथे सिद्धांतानुसार शून्य अवकाश आता प्रकाशीयदृष्ट्या तटस्थ राहू नये. X-ray च्या ध्रुवीकरण गुणधर्मांनी त्या अपेक्षांशी जुळले, तर शून्य अवकाश प्रभावीपणे द्विरिफ्रिंजंट झाला आहे याचा तो पुरावा ठरेल.

व्हॅक्यूम बायरीफ्रिंजन्सचा नेमका अर्थ काय

बायरीफ्रिंजन्स ही प्रकाशिकीतील परिचित संकल्पना आहे. काही पदार्थांमध्ये, प्रकाश त्याच्या दिशेनुसार विभागला जातो किंवा बदलतो, कारण तो पदार्थ प्रकाशतरंगाच्या वेगवेगळ्या घटकांवर वेगळ्या प्रकारे परिणाम करतो. क्वांटम आवृत्ती हीच तर्कशास्त्र रिकाम्या अवकाशावर लागू करते. पुरेशा तीव्र चुंबकीय क्षेत्रात, शून्य अवकाशाने वैशिष्ट्यरहित पार्श्वभूमीसारखे वागणे थांबवून, कमीतकमी त्यातून जाणाऱ्या प्रकाशाच्या दृष्टीने, संरचना असलेल्या माध्यमासारखे वागायला सुरुवात करणे अपेक्षित आहे.

जर याची पुष्टी झाली, तर तो एक ठळक दाखला ठरेल की क्वांटम परिणाम केवळ विचित्र प्रयोगशाळेतील उपकरणे किंवा अमूर्त समीकरणांपुरते मर्यादित नाहीत. याचा अर्थ असा होईल की दिसायला रिकाम्या असलेल्या अवकाशाच्या संरचनेत टोकाच्या परिस्थितीत निरीक्षण करता येतील असे प्रकाशीय गुणधर्म येऊ शकतात. म्हणूनच या निष्कर्षाचे महत्त्व खगोलशास्त्रापलीकडेही जाते. तो क्वांटम इलेक्ट्रोडायनॅमिक्सच्या पायाला आणि क्षेत्रे, कण आणि किरणोत्सर्ग यांच्यातील संबंध भौतिकशास्त्रज्ञ कसा समजतात याला स्पर्श करतो.

स्रोत मजकूर शब्दरचनेबाबत काळजीपूर्वक आहे. तो या निष्कर्षाचे वर्णन व्हॅक्यूम बायरीफ्रिंजन्सचा पहिला पुरावा असू शकतो असे करतो, अंतिम निकाल म्हणून नव्हे. हा फरक महत्त्वाचा आहे. भौतिकशास्त्रातील असामान्य दाव्यांना सामान्यतः पुनर्तपासणी, क्रॉस-चेक आणि स्वतंत्र विश्लेषणांची आवश्यकता असते, तेव्हाच ते निश्चित मानले जातात. तरीही, एक मजबूत संभाव्य संकेत म्हणूनही हा शोध एक मोठा टप्पा ठरेल, कारण हा परिणाम जवळपास 90 वर्षे गाठण्यापलीकडे राहिला आहे.

हा निष्कर्ष एका ताऱ्यापेक्षा पुढे का जातो

त्याचे परिणाम दोन दिशांनी पसरतात. एक म्हणजे खगोलभौतिकीतील व्यावहारिक बाजू: मॅग्नेटार अग्रभागी भौतिकशास्त्रासाठी चाचणी स्थळे म्हणून अधिक महत्त्वाची होऊ शकतात. त्यांना फक्त तारकीय उत्क्रांतीचे विलक्षण अवशेष म्हणून पाहण्याऐवजी, पृथ्वीवर पुन्हा निर्माण करता न येणाऱ्या परिस्थितीत निसर्ग कसा वागतो हे समजून घेण्यासाठी शास्त्रज्ञ त्यांचा अधिक वापर करू शकतात.

दुसरी बाजू संकल्पनात्मक आहे. क्वांटम यांत्रिकीने शून्य अवकाशाला दीर्घकाळ एका रिकाम्या पोकळीऐवजी सक्रिय रंगमंच म्हणून वर्णन केले आहे, पण त्या चित्राचे थेट निरीक्षण फारच दुर्मिळ आहे. एका मॅग्नेटारकडून मिळालेला पुरावा ब्रह्मांडातील सर्वांत हिंसक वातावरणे क्वांटम सिद्धांताने भाकीत केलेली लपलेली रचना उघड करू शकतात ही कल्पना बळकट करेल. त्या अर्थाने, हा निष्कर्ष केवळ एका न्यूट्रॉन तार्‍याबद्दल नाही. तो या प्रश्नाबद्दल आहे की ब्रह्मांडीय टोकाच्या परिस्थिती पारंपरिक प्रयोगांमध्ये अप्राप्य राहिलेल्या घटनांची पडताळणी करू शकतात का.

स्रोत मजकूर क्वांटम क्षेत्राचा शोध घेणाऱ्या शास्त्रज्ञांसाठी भविष्यातील संधींकडेही निर्देश करतो. त्याचा अर्थ इतर मॅग्नेटारचे असेच निरीक्षण, अधिक चांगली X-ray ध्रुवीकरण मोजमापे आणि अतिप्रबळ चुंबकीय क्षेत्रांमध्ये किरणोत्सर्ग कसा वागतो याची अधिक तपशीलवार मॉडेल्स असा असू शकतो. अनेक प्रणालींनी तोच नमुना दाखवला, तर त्या स्पष्टीकरणावरील विश्वास वेगाने वाढेल.

सध्या तरी या निष्कर्षाचे महत्त्व सिद्धांत, साधने आणि खगोलभौतिकीय नशीब यांच्या संगमात आहे. विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीची एक संकल्पना इतका काळ टिकून राहिली की ती आधुनिक वेधशाळा आणि योग्य ब्रह्मांडीय लक्ष्याला भेटू शकली. विश्लेषण टिकून राहिले, तर या संदर्भात रिकाम्या अवकाशाकडे फक्त पदार्थाचा अभाव म्हणून पाहिले जाणार नाही. तो प्रकाशाच्या प्रवासातील एक सक्रिय सहभागी बनेल.

याच्यात या निष्कर्षाचे खोल आकर्षण आहे. भौतिकशास्त्र अनेकदा अदृश्य गोष्टी मोजण्याजोग्या करून पुढे जाते. या प्रकरणात, खगोलशास्त्रज्ञांनी ब्रह्मांडातील सर्वांत प्रखर चुंबकीय वस्तूंपैकी एकाचा वापर करून दाखवले असावे की शून्य अवकाश स्वतः दिसतो त्यापेक्षा कमी रिकामा आहे.

हा लेख Universe Today च्या वृत्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.